Khai thác các tính năng Pair Mode và TCP Mode_NPort
Sản phẩm Nport (serial device server) của Moxa cung cấp tính năng chuyển đổi Serial (nối tiếp) sang Ethernet, giúp các thiết bị IEDs không hỗ trợ giao tiếp TCP, có thể kết nối và trao đổi dữ liệu trên mạng LAN, Internet…
Trong các chế độ có thể cấu hình cài đặt cho sản phẩm Nport: Real COM, Pair mode, TCP/Client Mode, Modem mode… Chủ đề của bài viết này sẽ đề cập chi tiết đối với việc khai tác tính năng Pair Connection Mode, TCP Mode (Client/Server) cho các ứng dụng không đòi hỏi phải cài đặt trình điều khiển (Driver) cho Nport. Ứng dụng này thường được áp dụng khi các PLC/ IED với các OS (hệ điều hành/ firmware) không thể cài đặt driver.
Tình huống trong thực tiễn
Khi xây dựng hệ thống thu thập, giám sát dữ liệu từ xa từ các thiết bị cấp trường như đồng hồ đo nhiệt độ, điện năng hay các thiết bị I/O lên các máy tính đặt tại phòng điều khiển trung tâm. Các thiết bị cấp trường sử dụng truyền thông nối tiếp RS232/422/485 để giao tiếp với các thiết bị PLC, máy tính nhúng và sau đó dữ liệu được gửi lên trung tâm để giám sát và điều khiển từ xa nhằm tối ưu chi phí nhân công và thời gian.
Thông thường việc bố trí mặt bằng sản xuất tại các nhà máy không thuận lợi để đi dây. Các giải pháp có thể kể đến là sử dụng các thiết bị chuyển đổi từ giao diện nối tiếp sang Ethernet để tiết kiệm chi phí dây cáp, tăng tốc độ truyền dữ liệu và mở rộng khoảng cách truyền. Tuy nhiên với các thiết bị như PLC hay với các máy tính nhúng mà hệ điều hành không hỗ trợ cài đặt driver COM ảo để đọc dữ liệu thông qua cổng Ethernet. Hạn chế đó có thể được giải quyết dễ dàng bằng việc sử dụng thiết bị máy chủ nối tiếp của Moxa ghép cặp với thiết bị master và các thiết bị máy chủ nối tiếp này sẽ kết nối với nhau tạo thành một lớp mạng LAN hoặc Wireless LAN (viết tắt là WLAN), từ đó cho phép master truyền thông nối tiếp với slave, điều này phù hợp với điều kiện các thiết bị master như PLC, IED,… không hỗ trợ cài đặt driver COM ảo.
Giải pháp thiết bị máy chủ nối tiếp Nport (Serial Device Servers) của Moxa
Trên các dòng thiết bị máy chủ nối tiếp Nport của Moxa đang hỗ trợ các tính năng Pair Connection Mode và TCP Client/Server Mode cho phép dễ dàng giải quyết vấn đề trên.
Pair Connection Mode: Kịch bản kết nối 1 Master – 1 Slave
a. Kết nối có dây
Sơ đồ như bên dưới
Sơ đồ truyền thông nối tiếp Pair Connection Mode trên nền tảng mạng Ethernet
b. Kết nối không dây wifi
Sơ đồ như bên dưới
Sơ đồ truyền thông nối tiếp Pair Connection Mode trên nền tảng mạng không dây wifi
Như các sơ đồ trên, một thiết bị Nport sẽ kết nối nối tiếp với một thiết bị master (PLC, máy tính nhúng,…) và thiết bị Nport còn lại sẽ kết nối nối tiếp với một thiết bị slave (đồng hồ, thiết bị I/O,…) thông qua các cổng nối tiếp DB9 hoặc terminal. Hai thiết bị Nport này sẽ kết nối với nhau bằng cổng Ethernet và được cài đặt chung một lớp mạng LAN/WLAN, hoặc WAN (thông qua các bộ định tuyến).
Về cấu hình, thiết bị Nport kết nối với master sẽ cài đặt ở chế độ Pair Connection Master, thiết bị Nport kết nối với slave sẽ cài đặt ở chế độ Pair Connection Slave, cấu hình các cổng nối tiếp cùng chung một giao diện nối tiếp RS232/422/485, cùng một khung dữ liệu (data frame) và tốc độ truyền (baudrate), đồng thời phải đồng bộ tham số với thiết bị slave đang kết nối cùng. Các thiết bị master và slave sẽ không cần cấu hình thêm bất cứ tham số gì khác so với khi kết nối trực tiếp không qua các thiết bị Nport.
TCP Client/Server Mode: Kịch bản kết nối 1 Master – N Slave ( N = 2, 3, …)
a. Kết nối có dây
Sơ đồ như bên dưới
Sơ đồ truyền thông nối tiếp TCP Client/Server Mode trên nền tảng mạng mạng Ethernet
b. Kết nối không dây wifi
Sơ đồ như bên dưới:
Sơ đồ truyền thông nối tiếp TCP Client/Server Mode trên nền tảng kết nối không dây wifi
Tương tự như ở chế độ Pair Connection Mode, trong chế độ này, master/slave sẽ kết nối theo cặp với một thiết bị Nport và các thiết bị Nport sẽ kết nối với nhau vào cùng một mạng LAN/WLAN/WAN. Về cấu hình, các bước cấu hình tham số truyền thông nối tiếp cũng tương tự như ở chế độ Pair Connection Mode. Điểm khác biệt là thiết bị Nport kết nối với master sẽ cài đặt ở chế độ TCP Server và các thiết bị Nport kết nối với slave sẽ cài đặt ở chế độ TCP Client, cơ chế Client-Server này cho phép mở rộng số lượng kết nối master với nhiều hơn một thiết bị slave so với cơ chế Master-slave trong chế độ Pair Connection Mode.
Ưu nhược điểm của 2 giải pháp
| Pair Connection Mode | TCP Client/ Server Mode | |
| Ưu điểm | – Sử dụng kết nối mạng LAN/WLAN giữa 2 thiết bị hoặc qua mạng Internet (kết hợp router) – Giải pháp giúp Master và Slave kết nối không giới hạn khoảng cách. – Băng thông lớn hơn giải pháp TCP mode | – Nhiều Client có thể kết nối với 1 Server, hoặc 1 Client có thể kết nối với nhiều Server (tùy loại sản phẩm và khả năng hỗ trợ 4, 8 kết nối). – Giải pháp giúp Master và Slave kết nối không giới hạn khoảng cách. – Tiết kiệm số lượng thiết bị. |
| Nhược điểm | Nối theo cặp. Khi đó hệ thống sẽ phải có nhiều thiết bị Nport để thiết lập đường truyền. | – Tạo kết nối Client-Server: nên các thiết bị có thể kết nối kiểu đa điểm Client và đa điểm Server. – Băng thông bị giới hạn và ảnh hưởng theo số lượng Client, Server. |
Thử nghiệm thực tế
Sơ đồ thử nghiệm
Hình ảnh các bộ Nport TCP Client được kết nối RS485 với đồng hồ đo nhiệt độ, độ ẩm và đo điện năng
Hình ảnh Nport TCP Server được kết nối RS485 với cổng COM của PC để đọc dữ liệu từ các đồng hồ
Cấu hình bên thông số cho Nport không dây wifi
Cấu hình WLAN của các Nport ở chế độ Ad-hoc
Sử dụng tính năng Site Survey để tìm kiếm tất cả các mạng wifi khả dụng xung quanh
Cài đặt chế độ bảo mật cho mạng wifi
Cấu hình chế độ hoạt động là TCP Server cho Nport kết nối với PC
Cài đặt số lượng kênh Nport TCP Client tối đa có thể kết nối đến Nport TCP Server
Cấu hình chế độ hoạt động là TCP Client cho các Nport kết nối với các đồng hồ đo
Cài đặt địa chỉ IP của TCP Server trên các Nport TCP Client
Kết quả thử nghiệm thực tế
Sử dụng phần mềm SCADA – Elipse software được cài đặt trên PC để đọc dữ liệu Modbus RTU của các thiết bị đồng hồ và thu được kết quả như hình bên dưới:
Kết luận
Với hai tính năng vô cùng linh hoạt và hữu ích là Pair Connection Mode và TCP Client/Server Mode trên các thiết bị Nport của Moxa cho phép thực thi các giải pháp truyền thông nối tiếp có dây hoặc không dây trở nên đơn giản và dễ dàng tích hợp vào các hệ thống trong các nhà máy sản xuất.
Link tham khảo thêm về các sản phẩm Nport của Moxa:
Để có thêm hỗ trợ chi tiết, vui lòng liên hệ:
